彬长矿区延安组煤层发育特征及其控制因素分析

彬长矿 区 是 国 家 规 划 的 十 三 个 煤 炭 基 地——— 黄陇基地 的 主 力 矿 区 之 一， 矿 区 位 于 陕 西 省 黄 陇 侏 罗 纪 煤 田 中 部 的 彬 县－长 武 县 境 内， 面 积 ３０１１．７８８ｋｍ２。构 造 位 置 处 于 鄂 尔 多 斯 盆 地 西 南 缘，分属陕北 斜 坡 旬 邑 坳 陷 西 部， 渭 北 隆 起 带 北 缘，西部 褶 皱 带 东 侧。 矿 区 地 质 构 造 简 单， 总 体 形态为一 个 ＮＷ 向 缓 倾 的 单 斜 构 造 ， ［６］ 其 上 发 育 少量的短 轴 背 斜 与 宽 缓 向 斜 组 成 的 褶 皱 构 造， 轴 向近 ＮＥＥ－ＳＷＷ，地层倾 角 一 般 小 于 １０°， 区 内 断 裂构造较不发育。 ２ 彬 长 矿 区 煤 层 发 育 特 征 ２．１ 含 煤 地 层
收 稿 日 期 ：２０１０－０８－０９ 基金项目：油气沉 积 地 质 教 育 部 创 新 团 队 （ＩＲＴ０８６４）； 大 型 油 气 田及煤层气开发国家科技重大专项 （２００８ＺＸ０５０３４） 作者简介：陈晓智 （１９８５－），男， 北 京 人， 硕 士 研 究 生， 主 要 从 事油气地质、煤层气勘探与开发的研究工作。
（１．中国地质大学 （北京） 能源学院，北京 １０００８３； ２．教育部海相储层演化与油气富集机理重点实验室，北京 １０００８３）
摘 要：煤层是煤层气赋存的载体，分析煤层发 育 特 征 及 其 控 制 因 素 ，有 助 于 煤 层 开 采 与 煤 层 气 开 发的研究。依据基础地质资料，利用基准面旋回与沉积相、岩性组合、测井曲线组合，以及煤层自身特 征等方法，研究了彬长矿区延安组煤层发育特征，划分并对比了含煤地层。在此基础上，综合分析了煤 层发育特征的控制因素。结果表 明， 延 安 组 地 层 自 下 而 上 可 划 分 为 三 段， 其 中，４＃ 主 采 煤 层 位 于 延 一 段，主要发育在四级层序上升半旋回顶部的沼泽相中。４＃ 煤层顶底板以碳质泥岩等细粒沉 积 为 主， 煤 层 的测井曲线组合特征为 “三高一低一 负 ”， 具 有 单 层 厚 度 大、 横 向 有 规 律 变 化 的 特 点。 研 究 区 经 历 了 多 期构造运动，而晚喜马拉雅运动对侏罗系煤层赋存状态影响最大。煤层多发育在地势低洼的泥炭沼泽环 境中，气候湿润，属于亚热带～暖温带，有利于成煤作用的形成。 关键词：煤 层 发 育 特 征； 煤 层 对 比； 控 制 因 素； 构 造 作 用； 沉 积 古 地 理； 古 气 候； 延 安 组； 彬 长 矿区 中图分类号：Ｐ６１１．１ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００４－４０５１ （２０１１）０２－０１１０－０４
（１） 基准面旋回与沉积相 经典层 序 地 层 学 原 理 认 为， 海 平 面 的 升 降 变 化是层序 演 化 的 主 要 机 制， 而 基 准 面 旋 回 是 海 平 面升降变化的反映 。 ［８］ 受多期构造运动的影响， 延
安组地层 与 下 伏 富 县 组 和 上 覆 直 罗 组 均 为 局 部 平 行不整合 接 触， 岩 性 剖 面 上 表 现 为 上 覆 地 层 底 部 的粗粒 沉 积 （粗 砂 岩 或 细 砂 岩 ） 对 下 伏 地 层 发 育 的煤层或 泥 岩 层 的 强 烈 切 割 作 用， 测 井 曲 线 上 为 幅值突变现 象， 可 划 分 为 三 级 层 序 界 面。 与 整 个 鄂尔多斯 盆 地 延 安 组 发 育 特 征 相 比， 彬 长 矿 区 缺 失上部第四段和第五段沉积 ， ［９］ 三级层序旋回表 现 为基准面 上 升 半 旋 回， 并 划 分 为 两 个 四 级 上 升 半 旋回，分别 对 应 初 始 充 填 体 系 域 和 超 覆 充 填 体 系域。
ｂｉｇ ｍｏｎｏｌａｙｅｒ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ａｎｄ ｒｅｇｕｌａｒ ｃｈａｎｇｅｓ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｌｙ．Ｓｅｖｅｒａｌ ｔｅｃｔｏｎｉｃ ｍｏｖｅｍｅｎｔｓ ｈａｓ ｏｃｃｕｒｒｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ａｒ－ ｅａ，ａｎｄ ｔｈｅ ｌａｔｅ Ｈｉｍａｌａｙａｎ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ｈａｓ ｔｈｅ ｇｒｅａｔｅｓｔ ｉｍｐａｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ ｏｆ Ｊｕｒａｓｓｉｃ ｃｏａｌ ｓｅａｍ．Ｃｏａｌ ｓｅａｍ ｍａｉｎｌｙ ｄｅｐｏｓｉｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｌｏｗ－ｌｙｉｎｇ ｐｅａｔ ｓｗａｍｐ ｆａｃｉｅｓ，ｗｈｉｃｈ ｂｅｌｏｎｇｓ ｔｏ ｔｈｅ ｓｕｂｔｒｏｐｉｃａｌ－ｗａｒｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｅ ｚｏｎｅ ｗｉｔｈ ｗｅｔ ｗｅａｔｈｅｒ，ａｎｄ ｉｓ ｆａｖｏｒａｂｌｅ ｔｏ ｔｈｅ ｃｏａｌ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｃｏａｌ ｓｅａｍ；ｃｏａｌ ｓｅａｍ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ；ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ；ｔｅｃｔｏｎ－ ｉｃ ｍｏｖｅｍｅｎｔ；ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ ｐａｌｅｏｇｅｏｇｒａｐｈｙ；ｐａｌｅｏｃｌｉｍａｔｅ；Ｙａｎａｎ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ；Ｂｉｎｃｈａｎｇ ａｒｅａ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏａｌ ｉｓ ｔｈｅ ｃａｒｒｉｅｒ ｏｆ ｃｏａｌｂｅｄ ｍｅｔｈａｎｅ，ｈｅｎｃｅ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｃｏａｌ
ｓｅａｍ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｅｓ ｔｏ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｃｏａｌ ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ ｃｏａｌｂｅｄ ｍｅｔｈａｎｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ． Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｄａｔａ，ａｎｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｔｈｅ ｂａｓｅ ｌｅｖｅｌ ｃｙｃｌｅ，ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ ｆａｃｉｅｓ，ｌｉｔｈｏｌ－ ｏｇｉｃａｌ，ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｌｏｇｇｉｎｇ ｃｕｒｖｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｅａｔｕｒｅ ｏｆ ｃｏａｌ ｉｔｓｅｌｆ，ｔｈｅ ｃｏａｌ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ Ｙａｎａｎ ｆｏｒｍａ－ ｔｉｏｎ ｉｎ Ｂｉｎｃｈａｎｇ ａｒｅａ ａｒｅ ｌｅａｒｎｅｄ，ｔｈｅ ｃｏａｌ－ｂｅａｒｉｎｇ ｓｔｒａｔａ ｉｓ ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ Ｙａｎａｎ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｃａｎ ｂｅ ｄｉｖｉｄｅｄ ｉｎｔｏ ｔｈｒｅｅ ｐａｒｔｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｂｏｔｔｏｍ ｔｏ ｔｈｅ ｔｏｐ，ａｎｄ ４ｃｏａｌ ｓｅａｍ ｌｏｃａｔｅｓ ｉｎ Ｙａｎ １ｍｅｍｂｅｒ，ｗｈｉｃｈ ｍａｉｎｌｙ ｄｅｐｏｓｉｔｓ ｉｎ ｓｗａｍｐ ｆａｃｉｅｓ ａｔ ｔｈｅ ｔｏｐ ｏｆ ｔｈｅ ｕｐｐｅｒ ｈａｌｆ ｃｙｃｌｅ ｏｆ ｆｏｕｒｔｈ ｏｒｄｅｒ ｓｅｑｕｅｎｃｅ．Ｔｈｅ ｔｏｐ ａｎｄ ｂｏｔｔｏｍ ｏｆ ４ｃｏａｌ ｓｅａｍ ａｒｅ ｃａｒｂｏｎ ｍｕｄｓｔｏｎｅ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｆｉｎｅ ｓｅｄｉｍｅｎｔ，ａｎｄ ｔｈｅ ｌｏｇｇｉｎｇ ｃｕｒｖｅｓ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏａｌ ｓｅａｍ ｆｅａｔｕｒｅｄ “ｔｈｒｅｅ ｈｉｇｈ，ｏｎｅ ｌｏｗ ａｎｄ ｏｎｅ ｎｅｇａｔｉｖｅ”．Ｔｈｅ ４ｃｏａｌ ｓｅａｍ ｈａｓ ｔｈｅ ｆｅａｔｕｒｅ ｏｆ
Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｃｏａｌ ｓｅａｍ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ ｉｎ Ｙａｎａｎ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｎ Ｂｉｎｃｈａｎｇ ａｒｅａ
ＣＨＥＮ Ｘｉａｏ－ｚｈｉ １，２，ＴＡＮＧ Ｄａ－ｚｈｅｎ１，２，ＸＵ Ｈａｏ１，２，ＤＥＮＧ Ｃｈｕｎ－ｍｉａｏ１，２，ＨＥ Ｗｅｉ １，２，ＴＩＡＮ Ｃｈｏｎｇ１，２ （１．Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｇｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ （Ｂｅｉｊｉｎｇ），Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８３，Ｃｈｉｎａ；２．Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｍａｒｉｎｅ Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ａｎｄ Ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ Ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８３，Ｃｈｉｎａ）
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储气载体，煤层的地质特征制约着煤层气的形成、 运移与富集成藏 。 ［４－５］ 对于 地 质 条 件 复 杂、 经 历 多 期构造运 动 的 含 煤 地 层， 准 确 地 对 其 进 行 划 分 与 对比，是 煤 层 气 开 发 的 理 论 依 据。 因 此， 认 清 煤 层发育特 征， 确 定 煤 层 对 比 的 准 确 性 以 及 分 析 煤 层发育特 征 的 控 制 因 素， 是 今 后 采 煤 与 采 气 综 合 勘探开发的一项非常重要的基础工作。 １ 区 域 地 质 概 况
彬长矿区 区 域 范 围 波 及 到 彬 县 全 境 和 长 武 县 南部的主 要 含 煤 区 域。 区 域 地 质 调 查 和 钻 孔 深 部 地次 为 三 叠 系、 侏 罗 系、 白 垩 系、 新 近 系 和 第四系地层。
煤是在潮 湿 的 沼 泽 环 境 由 植 物 腐 烂 变 质 演 变 而来 ， ［１０］ 延一段 ４＃ 煤 层 和 延 三 段 ３＃ 煤 层 均 发 育 在四级上 升 半 旋 回 的 顶 部， 沉 积 环 境 处 于 有 利 于 煤层发育 的 河 漫 沼 泽 相、 三 角 洲 平 原 的 沼 泽 相 和 湖相的 泥 炭 沼 泽 相 中，煤 层 沉 积 稳 定，可 全 区 对比。
第 ２０ 卷 第 ２ 期 ２０１１ 年 ２ 月
中 国 矿 业
ＣＨＩＮＡ ＭＩＮＩＮＧ ＭＡＧＡＺＩＮＥ
Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．２ Ｆｅｂ． ２０１１
彬长矿区延安组煤层发育特征及其控制因素分析
陈 晓 智１，２， 汤 达 祯１，２， 许 浩１，２， 邓 春 苗１，２， 何 伟１，２， 田 冲１，２
我国煤炭资源量巨大，煤层气产业也已经进 入快速发 展 阶 段 。 ［１－３］ 煤 层 气 在 煤 田 中 普 遍 存 在， 但要成功 地 对 其 进 行 大 规 模 的 商 业 化 开 发， 需 具 备并认清 煤 层 气 地 质 条 件。 作 为 煤 层 气 的 生 气 与